Устройство для преобразования тепловой энергии в механическую Советский патент 1987 года по МПК F03G7/06 

11

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, а именно к устройствам для получения механической энергии с использованием расширения и сжатия тел при Нагреве и охлаж дении, и может быть использовано для преобразования в механическую энергию перепада температур как между средами, так и внутри самих сред.

Цель изобретения - повышение эф- фективно(ти работы.

Достижение цели обеспечивается за счет введения регулирования положения перегородки между всасывающей и нагнетательной полостями устройства для обеспечения более точного соответствия фаз расширения и сжатия рабочего тела фазам его нагрева и охлаждения, а также регулирования мощности. Кроме того, предлагаемое уст-п ройство способно работать в режиме преобразования энергии перепада давления жидкости в тепловую энергию.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, поперечный разрез; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Устройство содержит корпус 1 и установленный внутри него заполненный жидкостью 2 ротор 3. По перифе- рии ротора 3 расположены камеры 4, заполненные термочувствительным рабочим телом 5, например, водным раствором аммиака. Камеры 4 отделены от жидкости 2 гибкими перегородками 6. Наружные стенки камер 4 выполнены теплопроводными и расположены в зонах 7 и 8 нагрева и охлаждения соответственно. Ротор 3 разделен радиальными стенками 9 на отсеки 10, каждый из которых отделен от смежной камеры 4 ее гибкой перегородкой 6. Между зонами 7 и 8 нагрева и охлаждения установлена теплоизоляционная стенка П. Внутри ротора 3 концентрично по- след1гему неподвижно относительно корпуса 1 установлен цилиндрический полый коллектор 12, разделенный дополнительной теплоизоляционной диаметральной перегородкой 13 на две гер- метичные полости 14 и 15 соответственно нагнетательную и всасывающую. Радиальные стенки 9 каждого отсека 10 примыкают к наружной стенке коллектора 12 с минимальным зазором. На- гнетатель ная полость 14 гидравлически связана через вырез 16 в наружной стенке коллектора 12 с отсеками 10, смежными с рабочими камерами 4, рас

0

5 0

5

О Q 5 Q

132

положенными в зоне 7 нагрева, а всасывающая полость 15 через вырез 17 - с отсекаъш 10, смежными с рабочими камерами 4, расположенными в зоне 8 охлаждения. Коллектор 12 выполнен с возможностью его поворота и фиксации его положения относительно корпуса 1,

Устройство работает следующим образом.

При работе устройства в режиме преобразования тепловой энергии в механическую в зоне 7 нагрева подогревают рабочее тело 5 в камерах 4 и охлаждают в зоне 8, При нагревании давление в камерах 4 увеличивается за счет выделения аммиака и его водного раствора, и камеры 4 увеличиваются в объеме благодаря растяжению гибкой перегородки 6, при этом жидкость 2 выталкивается из смежных с нагреваемыми камерами 4 отсеков 10 в полость 14. В зоне 8 охлаждения давление в камерах 4 уменьшается за счет поглощения аммиака водным раствором, камеры 4 сжимаются, и жидкость 2 всасывается в освобождающ 1йся объем смежных с охлаждаемыми камерами 4 отсеков 10 из полости 15. Из-за перераспределения массы жидкости 2 в роторе 3 возникает его весовой де- баланс, и ротор 3 вращается. При вращении ротора 3 -в зоны 7 и 8 нагрева и охлаждения попадают новые камеры 4, и описанный процесс повторяется. В результате вращение ротора 3 перекачивание жидкости 2 из полости 14 в полость 15 поддерживается непрерывно. Создаваемый напор жидкости 2 оперативно можно регулировать поворотом коллектора 12, чем смещают перегородку 14 относительно зоны 7 нагрева и зоны 8 охлаждения. При отклонении от оптимального положения перегородки 13 относительно этих зон 7 и 8 напор уменьшается,

При работе устройства в режиме преобразования перепада давле1шя жидкости 2 в тепловую энергию подводи- мая жидкость 2 повышенног о давления поступает, например, по полости 14 в отсеки 10, гидравлически связанные с этой полостью 14. Под давлением жидкости 2 на гибкую перегородку 6 рабочее тело 5 в примыкающих к отсекам 10 камерах 4 сжимается и нагревается, тепло отводится н зону 7 . Через полость 15 жидкость 2 отводится с пониженнрлм давлением, под дей313

ствием которого объем камер 4, примыкающих к отсекам 10, гидравлически связанным с полостью 15, увеличивается, рабочее тело 5 в них охлаждается, и полученный холод отводится в зо- ну 8 охлаждения. Из-за перераспределения массы жидкости 2 в роторе 3 создается, его весовой дебаланс, и ротор 3 вращается, чем поддерживается непрерывность рассматриваемого процесса.

При подаче жидкости 2 повышенного давления через полость 15 и отводе той же жидкости из полости 14 процесс преобразования энергии перепадов давления остается тем же, однако соответственно зона 7 превращается в зону охлаждения, а зона 8 - в зону нагрева. Это повышает оперативные возможности устройства, так как позволяет изменять процесс нагрева на процесс охлаждения и наоборот в одной и той же зоне.

Предлагаемое техническое решение позволяет расширить область примене- ния устройств для преобразования тепловой энергии в механическую путем расширения их функциональных возможностей. При его использовании можно не только преобразовывать тепловую энергию в механическую, но при необходимости превращать, например, накопленную механическую энергию положения жидкости 2 в тепловую энергию разности температур, которую можно использовать как дпя нагрева, так и дня охлаждения.

34

Формула изобретения

I.Устройство для преобразования тепловой энергии в механическую, содержащее корпус, заполненный жидкостью ротор и расположенные по периферии ротора камеры, заполненные термочувствительным рабочим телом, от- деленшле от жидкости гибкой перегородкой и проходящее через зоны нагрева и охлаждения, образованные радиальными стенками отсеки, каждый из которых отделен от смежной камеры ее гибкой перегородкой, всасывающую и нагнетательную полости и установленную между зонами нагрева и охлаждения теплоизоляционную стенку, о т - личающе еся тем, что, с целью повышения эффективности работы оно снабжено неподвижно установленным относительно корпуса внутри ротора кбнцентрично последнему цилиндрическим полым коллектором, разделенным дополнительной теплоизоляционной диаметральной перегородкой на две - герметичные полости, одна из которых нагнетательная - гидравлически связана с отсеками, смежными- с рабочими камерами, расположенными в зоне нагрева, а другая - всасывающая - с отсеками, смежными с рабочими камерами, находящимися в зоне охлаждения.

2.Устройство по п.1, о т л и - чающее с я тем, что коллектор выполнен с возможностью его поворота и фиксации его положения относительно корпуса.

Редактор А.Сабо

Составитель Л.Тугарев Техред Л.Олейник

Заказ 1199/35Тираж 427Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

VU2,

Корректор Г.Решетник

Изобретение относится к энергомашиностроению и м.б. использовано для преобразования в механическую энергию перепада температур как между средами, так и внутри самих сред. Изобретение пйзволяет повысить эффективность работы. При работе устройства в режиме преобразования тепловой энергии в механическую в зоне 7 нагрева подогревают рабочее тело 5 в камерах (К) 4 и охлаждают его в зоне 8. При нагревании К 4 увеличиваются в объеме, при этом жидкость (Ж) 2 выталкивается из смежных с К 4 отс ков 10 через вырез 16 в стенке коллектора 12 в нагнетательную полость (П) 14. Б зоне 8 К 4 сжимаются, и Ж 2 всасывается в объем отсеков 10 через вырезы 17 из П 15. При таком перераспределении массы Ж 2 в роторе 3 возникает его весовой дебаланс, и ротор 3 вращается. П 14 и 15 неподвижного коллектора 12 разделены герметично теплоизоляционной перегородкой 13. I 3.П. ф-лы, 2 ил. d & (Л // 16 lit Фиг. /